Ressonância quase silenciosa acompanha camundongos pegando comida

O barulho de uma ressonância e as distorções produzidas pelo movimento tornam difícil acompanhar o cérebro de um animal em ação. Uma equipe liderada por Yen-Yu Ian Shih, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, reformulou a aquisição da ressonância magnética funcional para enfrentar os dois obstáculos. A técnica, chamada SORDINO, foi apresentada em 9 de setembro na Nature Neuroscience e testada em um equipamento experimental de 9,4 teslas, medida da intensidade do campo magnético.

Para localizar de onde vem cada sinal, o aparelho impõe pequenas variações do campo magnético ao longo do espaço. Mudanças bruscas dessas variações fazem as bobinas vibrarem e produzirem ruído. O SORDINO mantém a intensidade total dessas variações praticamente constante e gira sua direção de maneira contínua e suave, recolhendo dados durante a mudança. A equipe comparou o método com a aquisição convencional, chamada GRE-EPI, e com uma alternativa de início de leitura quase imediato, a ZTE.

Com um microfone a cerca de três metros do centro do aparelho, a equipe mediu quanto cada aquisição elevava o nível de pressão sonora em relação ao equipamento em espera. Na faixa auditiva dos camundongos, a diferença média ficou em aproximadamente 0,1 decibel com SORDINO, 0,9 com ZTE e 13,0 com a técnica convencional, em 1.210 trechos de gravação por condição. O sistema de refrigeração continua funcionando: o ganho consiste em quase eliminar o ruído adicional da aquisição, não em produzir silêncio absoluto.

Para passar à observação de animais acordados, os pesquisadores construíram uma pequena placa que fixa a cabeça e também funciona como antena para transmitir e receber os sinais de ressonância. O corpo e as patas ficam livres. Após cinco dias de adaptação, 25 camundongos foram examinados durante 30 minutos cada, com uma imagem tridimensional a cada dois segundos e elementos de volume de 0,4 milímetro de lado. A análise das oscilações compartilhadas entre regiões recuperou padrões conhecidos de organização funcional do cérebro.

Em um experimento distinto, quatro camundongos aprenderam a estender uma pata e pegar um pequeno alimento apresentado a cada 20 segundos. Um dispositivo movido a ar colocava a comida ao alcance do animal dentro do aparelho. A análise reuniu 24 sessões, com 75 a 100 movimentos de pegar por sessão, e comparou os sinais durante e depois da ação com os segundos anteriores à apresentação. A cabeça permanecia fixa durante a tarefa.

Os mapas mostraram aumento inicial do sinal no córtex motor do lado oposto à pata utilizada e redução simultânea na área retrosplenial, situada na porção posterior e medial do córtex. Nos segundos seguintes, apareceram aumentos em regiões sensoriais e motoras dos dois hemisférios, no tálamo e no cerebelo, antes do retorno à linha de base. A ressonância acompanha mudanças no sangue e na oxigenação associadas à atividade dos neurônios; portanto, essa sequência de imagens não é uma filmagem dos impulsos elétricos passando de célula para célula.

O avanço combina um ambiente de aquisição mais discreto com a possibilidade de acompanhar várias regiões cerebrais durante uma ação coordenada. Para pesquisadores do comportamento, isso amplia o repertório de tarefas que podem ser estudadas sem anestesia e com cobertura do cérebro inteiro. O próximo desafio é explorar esse repertório e estabelecer até que ponto a precisão e a sensibilidade se mantêm em outros equipamentos e condições.